Наближення молекулярного поля в теорії феромагнітного фазового переходу в розбавлених магнітних напівпровідниках
In this pedagogical paper, the comparative analysis of two common approaches describing the ferromagnetic phase transition in diluted magnetic semiconductors (DMS) is expounded in terms of the Weiss field approximation. Assuming a finite spin polarization of the magnetic ions, the treatment of carri...
Збережено в:
| Дата: | 2021 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English Ukrainian |
| Опубліковано: |
Publishing house "Academperiodika"
2021
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2020300 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Ukrainian Journal of Physics |
Репозитарії
Ukrainian Journal of Physics| id |
ujp2-article-2020300 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Ukrainian Journal of Physics |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2021-07-06T13:47:17Z |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| topic |
розбавленi магнiтнi напiвпровiдники феромагнiтне впорядкування наближення середнього поля РККI взаємодiя |
| spellingShingle |
розбавленi магнiтнi напiвпровiдники феромагнiтне впорядкування наближення середнього поля РККI взаємодiя Semenov, Yu.G. Ryabchenko, S.M. Наближення молекулярного поля в теорії феромагнітного фазового переходу в розбавлених магнітних напівпровідниках |
| topic_facet |
розбавленi магнiтнi напiвпровiдники феромагнiтне впорядкування наближення середнього поля РККI взаємодiя diluted magnetic semiconductors ferromagnetic ordering mean- field approximation RKKY interaction |
| format |
Article |
| author |
Semenov, Yu.G. Ryabchenko, S.M. |
| author_facet |
Semenov, Yu.G. Ryabchenko, S.M. |
| author_sort |
Semenov, Yu.G. |
| title |
Наближення молекулярного поля в теорії феромагнітного фазового переходу в розбавлених магнітних напівпровідниках |
| title_short |
Наближення молекулярного поля в теорії феромагнітного фазового переходу в розбавлених магнітних напівпровідниках |
| title_full |
Наближення молекулярного поля в теорії феромагнітного фазового переходу в розбавлених магнітних напівпровідниках |
| title_fullStr |
Наближення молекулярного поля в теорії феромагнітного фазового переходу в розбавлених магнітних напівпровідниках |
| title_full_unstemmed |
Наближення молекулярного поля в теорії феромагнітного фазового переходу в розбавлених магнітних напівпровідниках |
| title_sort |
наближення молекулярного поля в теорії феромагнітного фазового переходу в розбавлених магнітних напівпровідниках |
| title_alt |
Molecular-Field Approximation in the Theory of Ferromagnetic Phase Transition in Diluted Magnetic Semiconductors |
| description |
In this pedagogical paper, the comparative analysis of two common approaches describing the ferromagnetic phase transition in diluted magnetic semiconductors (DMS) is expounded in terms of the Weiss field approximation. Assuming a finite spin polarization of the magnetic ions, the treatment of carrier-ion exchange interaction in the first order evokes a homogeneous Weiss molecular field that polarizes the spins of free carriers. In turn, this spin polarization of the free carriers exerts the effective field that may stabilize the DMS spin polarization belowa critical temperature TC. The treatment of such self-consistent spontaneous DMS magnetization can be done in terms of the spin-spin interaction independent of the inter-ion distance and the infinitesimal in thermodynamic limit. On the other hand, by additionally accounting for the second-order effects of the carrier-ion exchange interaction, we can treat a Weiss field in terms of the Ruderman–Kittel–Kasuya–Yosida indirect spin-spin interaction, which oscillates and does not disappear at finite inter-ion distances in the case of a finite concentration of carriers. These both approaches result in the same Curie temperature TC provided a non-correlated homogeneous random distribution of the localized spin moments over the sample volume. We discuss the origin of such coincidence and show when this is not a case in other more realistic models of the conducting DMSs. |
| publisher |
Publishing house "Academperiodika" |
| publishDate |
2021 |
| url |
https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2020300 |
| work_keys_str_mv |
AT semenovyug molecularfieldapproximationinthetheoryofferromagneticphasetransitionindilutedmagneticsemiconductors AT ryabchenkosm molecularfieldapproximationinthetheoryofferromagneticphasetransitionindilutedmagneticsemiconductors AT semenovyug nabližennâmolekulârnogopolâvteorííferomagnítnogofazovogoperehoduvrozbavlenihmagnítnihnapívprovídnikah AT ryabchenkosm nabližennâmolekulârnogopolâvteorííferomagnítnogofazovogoperehoduvrozbavlenihmagnítnihnapívprovídnikah |
| first_indexed |
2025-10-02T01:17:23Z |
| last_indexed |
2025-10-02T01:17:23Z |
| _version_ |
1851765277990060033 |
| spelling |
ujp2-article-20203002021-07-06T13:47:17Z Molecular-Field Approximation in the Theory of Ferromagnetic Phase Transition in Diluted Magnetic Semiconductors Наближення молекулярного поля в теорії феромагнітного фазового переходу в розбавлених магнітних напівпровідниках Semenov, Yu.G. Ryabchenko, S.M. розбавленi магнiтнi напiвпровiдники феромагнiтне впорядкування наближення середнього поля РККI взаємодiя diluted magnetic semiconductors ferromagnetic ordering mean- field approximation RKKY interaction In this pedagogical paper, the comparative analysis of two common approaches describing the ferromagnetic phase transition in diluted magnetic semiconductors (DMS) is expounded in terms of the Weiss field approximation. Assuming a finite spin polarization of the magnetic ions, the treatment of carrier-ion exchange interaction in the first order evokes a homogeneous Weiss molecular field that polarizes the spins of free carriers. In turn, this spin polarization of the free carriers exerts the effective field that may stabilize the DMS spin polarization belowa critical temperature TC. The treatment of such self-consistent spontaneous DMS magnetization can be done in terms of the spin-spin interaction independent of the inter-ion distance and the infinitesimal in thermodynamic limit. On the other hand, by additionally accounting for the second-order effects of the carrier-ion exchange interaction, we can treat a Weiss field in terms of the Ruderman–Kittel–Kasuya–Yosida indirect spin-spin interaction, which oscillates and does not disappear at finite inter-ion distances in the case of a finite concentration of carriers. These both approaches result in the same Curie temperature TC provided a non-correlated homogeneous random distribution of the localized spin moments over the sample volume. We discuss the origin of such coincidence and show when this is not a case in other more realistic models of the conducting DMSs. У цiй роботi педагогiчного характеру викладено порiвняльний аналiз двох загальних пiдходiв, що описують феромагнiтний фазовий перехiд у розбавлених магнiтних напiвпровiдниках (DMS), з точки зору наближення поля Вейсса. Припускаючи скiнчену спiнову поляризацiю домiшкових магнiтних iонiв, ми розглядаємо обмiнну взаємодiю цих магнiтних iонiв i вiльних носiїв заряду напiвпровiдника в першому порядку теорiї збурень i отримуємо однорiдне молекулярне поле Вейсса, яке поляризує спiни носiїв. У свою чергу, ця спiнова поляризацiя вiльних носiїв створює ефективне поле, яке може стабiлiзувати спiнову поляризацiю DMS нижче критичної температури TC. Трактування такої самоузгодженої спонтанної намагнiченостi DMS може здiйснюватися з точки зору спiн-спiнової взаємодiї мiж магнiтними iонами, незалежної вiд вiдстанi мiж ними i нескiнченно малої в термодинамiчнiй границi. З iншого боку, врахування додатково ефектiв обмiнної взаємодiї магнiтних iонiв i вiльних носiїв заряду у другому порядку теорiї збурень описує поле Вейсса в термiнах непрямої спiн-спiнової взаємодiї Рудермана–Кiттеля–Касуя–Йосиди, яка осцилює i не зникає при скiнчених мiжiонних вiдстанях при скiнченiй концентрацiї носiїв. Обидва пiдходи приводять до однакової температури Кюрi TC у випадку некорельованого однорiдного випадкового розподiлу локалiзованих спiнових моментiв по об’єму зразка. Ми обговорюємо походження такого збiгу та показуємо, коли це не так у iнших бiльш реалiстичних моделях DMS зi скiнченою електропровiднiстю (концентрацiєю носiїв струму). Publishing house "Academperiodika" 2021-07-06 Article Article Original Research Article (peer-reviewed) Оригінальна дослідницька стаття (з незалежним рецензуванням) application/pdf application/pdf https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2020300 10.15407/ujpe66.6.503 Ukrainian Journal of Physics; Vol. 66 No. 6 (2021); 503 Український фізичний журнал; Том 66 № 6 (2021); 503 2071-0194 2071-0186 10.15407/ujpe66.6 en uk https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2020300/1827 https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2020300/1828 Copyright (c) 2021 Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, National Academy of Sciences of Ukraine |